Використання світла для спілкування не є абсолютно новою концепцією. У Стародавньому Китаї використання веж-маяків для попереджень є найкращим прикладом візуального світлового спілкування. Європейці, які використовують семафор для передачі інформації, також можна вважати примітивними формами оптичного зв'язку.
Прототип сучасного оптичного зв’язку можна віднести до винаходу Беллом фотофону в 1880 році. Він використав сонячне світло як джерело світла, сфокусувавши промінь світла через лінзу на вібруюче дзеркало перед передавачем, змушуючи інтенсивність світла змінюватися залежно від зміни голосу, таким чином досягаючи голосової модуляції інтенсивності світла. На приймальному кінці параболічний відбивач відбивав промінь світла, що пройшов через атмосферу, на батарею, причому кристали селену слугували оптичним приймальним пристроєм виявлення, перетворюючи оптичний сигнал в електричний струм. Таким чином голосові сигнали були успішно передані через атмосферний простір. Через відсутність ідеальних джерел світла та середовищ передачі на той час цей фотофон мав дуже коротку відстань передачі та не мав практичної цінності, що призвело до повільного розвитку. Однак фотофон все одно був великим винаходом, оскільки довів доцільність використання світлових хвиль як носіїв для передачі інформації. Тому фотофон Белла можна вважати прототипом сучасного оптичного зв'язку.
Винахід ламп дозволив людям побудувати прості оптичні системи зв’язку, використовуючи їх як джерела світла, такі як зв’язок між кораблями та між кораблями та сушею, автомобільні поворотники, світлофори тощо. Насправді будь-який тип світлового індикатора є основною системою оптичного зв’язку. У багатьох випадках як джерела світла можна використовувати-флуоресцентні-діоди широкого спектру. У 1960 році американець Майман винайшов перший рубіновий лазер, який у певному сенсі вирішив проблему джерела світла та приніс нову надію оптичному зв’язку. Порівняно зі звичайним світлом, лазери мають чудові характеристики, такі як вузька спектральна ширина, надзвичайно хороша спрямованість, надзвичайно висока яскравість і відносно постійні частота та фаза. Лазери — це висококогерентне світло, характеристики якого подібні до радіохвиль, що робить їх ідеальними оптичними носіями. Слідом за рубіновим лазером послідовно з’явилися та отримали практичне застосування гелій-неонові (He-Ne) лазери та лазери на вуглекислому газі (CO₂). Винахід і застосування лазерів вивело оптичний зв'язок, який бездіяв протягом 80 років, на абсолютно новий етап.
Винахід твердотільних-лазерів значно збільшив передану оптичну потужність і збільшив відстань передачі, дозволивши використовувати атмосферний лазерний зв’язок через береги річок, між островами та в певних конкретних ситуаціях. Однак стабільність і надійність атмосферного лазерного зв'язку все ще залишалися невирішеними. Використання світлових хвиль, що передають інформацію, для встановлення зв’язку між точками через атмосферу є можливим, але на здатність і якість зв’язку сильно впливає клімат. Внаслідок поглинання та розсіювання дощем, туманом, снігом і атмосферним пилом ослаблення енергії світлової хвилі є значним; крім того, не-однорідність атмосферної густини та температури спричиняє зміни показника заломлення, що призводить до зміщення положення променя. Тому відстань і стабільність атмосферного лазерного зв’язку дуже обмежені, тому неможливо досягти «все-погодного» зв’язку.
1970 рік був блискучим роком в історії оптоволоконного зв'язку. Компанія Corning у Сполучених Штатах успішно розробила кварцове оптичне волокно з втратою 20 дБ/км, дозволяючи волоконно-оптичному зв’язку конкурувати з коаксіальним кабелем зв’язку, таким чином розкриваючи блискучі перспективи оптоволоконного зв’язку та спонукаючи країни в усьому світі послідовно інвестувати значні трудові та матеріальні ресурси, підштовхнувши дослідження та розробку оптоволоконного зв’язку на новий етап. У 1972 році компанія Corning розробила кварцове багатомодове оптичне волокно високої-чистості, яке зменшило втрати до 4 дБ/км. У 1973 році Bell Laboratories у Сполучених Штатах досягла ще кращих результатів, зменшивши втрати оптичного волокна до 2,5 дБ/км, а в 1974 році – до 1,1 дБ/км. У 1976 році японські компанії, включаючи Nippon Telegraph and Telephone (NTT), зменшили втрати оптичного волокна до 0,47 дБ/км (на довжині хвилі 1,2 мкм).
У 1970 році також був досягнутий значний прогрес у джерелах світла для волоконно-оптичних комунікацій. Того року Bell Laboratories у Сполучених Штатах, Nippon Electric Company (NEC) у Японії та колишньому Радянському Союзі послідовно подолали обмеження напівпровідникових лазерів, що працюють при низьких температурах (-200 градусів) або в умовах імпульсного збудження, успішно розробивши напівпровідникові лазери з подвійною гетероструктурою (короткохвильові), які могли б безперервно коливатися при кімнатній температурі, арсеніду галію, алюмінію (GaAlAs). заклавши основу для розробки напівпровідникових лазерів. У 1973 році термін служби напівпровідникових лазерів досяг 7×10³h. У 1977 році напівпровідникові лазери, розроблені Bell Laboratories, досягли терміну служби 100 000 годин (приблизно 11,4 років), з екстрапольованим терміном служби 1 мільйон годин, що повністю відповідає практичним вимогам. У 1976 році Nippon Telegraph and Telephone Company успішно розробила лазери на фосфіді арсеніду індію і галію (InGaAsP), що випромінюють на довжині хвилі 1,3 мкм. У 1979 році компанії AT&T у Сполучених Штатах і Nippon Telegraph and Telephone Company в Японії успішно розробили напівпровідникові лазери з безперервним коливанням, що випромінюють на довжині хвилі 1,55 мкм.
У 1976 році Сполучені Штати провели в Атланті польові випробування першої в світі практичної волоконно-оптичної системи зв'язку. Система використовувала GaAlAs-лазери як джерела світла та багатомодове оптичне волокно як середовище передачі зі швидкістю 44,7 Мбіт/с і відстанню передачі приблизно 10 км. У 1980 році стандартизована оптоволоконна система зв’язку FT-3 у Сполучених Штатах була введена в комерційне використання. Система використовувала багатомодове оптичне волокно зі швидкістю 44,7 Мбіт/с. Згодом Сполучені Штати швидко проклали магістральні лінії на схід-захід і магістральні лінії на північ-південь, перетинаючи 22 штати, із загальною довжиною оптичного кабелю 5×10⁴км. У 1976 і 1978 роках Японія послідовно проводила випробування багатомодових волоконно-оптичних систем зв’язку зі швидкістю 34 Мбіт/с і відстанню передачі 64 км, а також багатомодових волоконно-оптичних систем зв’язку зі швидкістю 100 Мбіт/с. У 1983 році Японія проклала магістраль міжміського оптичного кабелю з півночі на південь через територію країни загальною довжиною 3400 км, початковою швидкістю передачі 400 Мбіт/с, пізніше розширеною до 1,6 Гбіт/с. Згодом у 1988 році було завершено будівництво підводної оптичної кабельної системи зв’язку TAT-8 через Атлантичний океан, ініційоване Сполученими Штатами, Японією, Великою Британією та Францією, загальною довжиною 6,4 × 10³ км; перша підводна система оптичного кабелю зв’язку TPC-3/HAW-4 через Тихий океан була завершена в 1989 році загальною довжиною 1,32×10⁵км. З тих пір будівництво підводних оптичних кабельних систем зв'язку отримало повний розвиток, сприяючи розвитку глобальних мереж зв'язку.
З тих пір як Као запропонував концепцію оптичного волокна як середовища передачі в 1966 році, оптоволоконний зв'язок дуже швидко розвивався від досліджень до застосування, з постійними технологічними оновленнями та поколіннями, безперервним покращенням можливостей зв'язку (швидкість передачі та відстань ретранслятора) і безперервним розширенням сфери застосування. Розвиток оптичного зв'язку можна умовно розділити на наступні п'ять етапів:
Перший етап: це був період від фундаментальних досліджень до розробки комерційних додатків. Починаючи з 1976 року, уважно стежачи за кроками досліджень і розробок, після багатьох польових випробувань, у 1978 році оптична система першого покоління, що працює на довжині хвилі 0,8 мкм, була офіційно запущена в комерційне використання, реалізуючи короткохвильові (0,85 мкм) системи багатомодового волокна зв’язку з низькою швидкістю (45 Мбіт/с або 34 Мбіт/с). З’явилося оптичне волокно з втратою 2 дБ/км із відстанню передачі без-ретранслятора приблизно 10 км і максимальною пропускною здатністю зв’язку приблизно 500 Мбіт/(с·км). У порівнянні з коаксіальними кабельними системами оптико-волоконний зв’язок мав збільшену відстань ретранслятора, зменшив інвестиції та витрати на технічне обслуговування, відповідав цілям інженерних і комерційних операцій, і оптоволоконний зв’язок став реальністю.
Другий етап: це був практичний період із дослідницькими цілями покращення швидкості передачі та збільшення відстаней передачі, а також енергійного просування програм. Протягом цього періоду оптичне волокно розвинулося від багатомодового до одномодового-, робочі довжини хвилі розвинулися від коротких довжин хвиль (0,85 мкм) до довгих (1,31 мкм і 1,55 мкм), досягаючи одномодового-оптичного зв’язку з робочою довжиною хвилі 1,31 мкм і швидкістю передачі 140565 Мбіт/с. Втрати в оптичному волокні були додатково зменшені до рівнів 0,5 дБ/км (1,31 мкм) і 0,2 дБ/км (1,55 мкм), а відстань передачі без -ретранслятора становила 50 100 км.
Третій етап: це був період із цілями над-великої потужності та над-великої відстані, комплексного та ретельного проведення досліджень нових технологій. Протягом цього періоду було реалізовано одномодовий-оптичний зв’язок із-дисперсією 1,55 мкм. Ця оптоволоконна система зв’язку використовувала технологію зовнішньої модуляції зі швидкістю передачі 2,510 Гбіт/с, а відстань передачі без ретранслятора сягала 100150 км. Лабораторії можуть досягти ще вищого рівня.
Четвертий етап: волоконно-оптичні системи зв’язку характеризуються використанням оптичних підсилювачів для збільшення відстаней ретранслятора та використанням технології мультиплексування за довжиною хвилі для збільшення швидкості передачі даних і відстаней ретранслятора. Оскільки ці системи інколи використовували гомодинну або гетеродинну схеми, їх також називали когерентними оптичними хвильовими системами зв’язку. У волоконно-оптичних системах зв'язку на даному етапі втрати в волокнах компенсувалися волоконно-оптичними підсилювачами (EDFA), і після компенсації була можлива передача на тисячі кілометрів. В одному експерименті зіркоподібний зв’язувач використовувався для досягнення 100-канального мультиплексування даних 622 Гбіт/с на відстані передачі 50 км із незначними міжканальними перехресними перешкодами; в іншому експерименті, зі швидкістю одного каналу 2,5 Гбіт/с, без використання регенераторів, втрати оптичного волокна були компенсовані EDFA, з відстанню між підсилювачами 80 км і відстанню передачі 2223 км. Використання технології когерентного виявлення в оптичних хвильових системах не було необхідною умовою для використання EDFA. Деякі лабораторії використовували циркуляційні петлі для досягнення 2,4 Гбіт/с, 2,1 × 10⁴ км і 5 Гбіт/с, 1,4 × 10⁴ км передачі даних. Поява волоконно-оптичних підсилювачів спричинила серйозні зміни в області оптоволоконного зв'язку.
П’ятий етап: волоконно-оптичні системи зв’язку базувалися на нелінійному стисненні для компенсації розширення дисперсії оптичного волокна, досягнення конформної передачі імпульсних сигналів, так-так званого оптичного солітонного зв’язку. Цей етап тривав понад 20 років і досяг проривних успіхів. Хоча ця основна ідея була запропонована в 1973 році, лише в 1988 році лабораторії Белла застосували компенсацію втрат на вимушене комбінаційне розсіювання для втрат оптичного волокна, передаючи дані понад 4×10³км, а наступного року збільшили відстань передачі до 6×10³км. EDFA почали використовувати для підсилення оптичних солітонів у 1989 році. Він мав більші переваги в інженерній практиці, і відтоді деякі відомі міжнародні лабораторії почали перевіряти величезний потенціал оптичного солітонного зв’язку як високо-швидкісного-зв’язку на великі відстані. З 1990 по 1992 рік лабораторії в Сполучених Штатах і Великій Британії використовували циркуляційні петлі для передачі даних 2,5 Гбіт/с і 5 Гбіт/с на відстані понад 1×10⁴км; Японські лабораторії передавали дані зі швидкістю 10 Гбіт/с на відстані 1×10⁶км. У 1995 році французькі лабораторії передали дані зі швидкістю 20 Гбіт/с на відстані 1×10⁶км із відстанню ретранслятора 140 км. У 1995 році британські лабораторії передали дані зі швидкістю 20 Гбіт/с на відстань 8100 км і дані зі швидкістю 40 Гбіт/с на відстань 5000 км. Польові випробування лінійних оптичних солітонних систем також проводилися в міських мережах навколо Токіо, Японія, передаючи дані 10 Гбіт/с і 20 Гбіт/с на відстані 2,5×10³км і 1×10³км відповідно. У 1994 і 1995 роках високошвидкісні дані 80 Гбіт/с і 160 Гбіт/с також передавались на відстань 500 і 200 км відповідно.
